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el fin de no incurrir en actos ilegtimos de copiar y hacer pasar como propias las
creaciones de terceras personas.
Respeto hacia s mismo y hacia los dems.
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ESCUELA POLITECNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA Y ELECTRONICA
DISEO E IMPLEMENTACION DE UN CONTROL DOMOTICO EN
EL LABORATORIO DE ENERGIAS ALTERNATIVAS Y EFICIENCI A
ENERGETICA DE LA EPN
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCION DEL TITULO DE INGENI ERO EN
ELECTRONICA Y CONTROL
KATHERINE ALEXANDRA FLORES MUESES
MARIBEL MARGARITA HERRERA LLIVISACA
DIRECTOR: Ing. JORGE ALEJANDRO MOLINA MOYA
CODIRECTOR: Fs. MARCO VINICIO YNEZ SALCEDO, M.sc.
Quito, Agosto 2012
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DECLARACIN
Nosotras, KATHERINE ALEXANDRA FLORES MUESES y MARIBEL
MARGARITA HERRERA LLIVISACA, declaramos bajo juramento que el trabajo
aqu descrito es de nuestra autora; que no ha sido previamente presentado bajo
ningn grado o calificacin personal; y que hemos consultado las referencias
bibliogrficas que se incluyen en este documento.
A travs de la presente declaracin cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politcnica Nacional,
segn lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por
la normatividad institucional vigente.
__________________________ _________________________
Katherine Alexandra Flores M. Maribel Margarit a Herrera Ll.
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CERTIFICACION
Certificamos que el presente trabajo fue desarrollado por KATHERINE
ALEXANDRA FLORES MUESES y MARIBEL MARGARITA HERRERA
LLIVISACA, bajo nuestra supervisin.
_______________________
Ing. JORGE MOLINA
DIRECTOR DEL PROYECTO
__________________________
Fs. MARCO YNEZ, M.sc
CO-DIRECTOR DEL PROYECTO
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AGRADECIMIENTO
Primordialmente quiero agradecer a Dios por haberme dado la oportunidad de vivir experiencias que me han permitido crecer y apreciar las cosas importantes de la vida.
A la Escuela Politcnica Nacional por el conocimiento impartido y las herramientas proporcionadas para el desarrollo de nuestro proyecto.
Al Ing. Jorge Molina por su tiempo y las acertadas recomendaciones a lo largo de nuestro proyecto.
A los integrantes del Laboratorio de Energas Alternativas y Eficiencia Energtica por el apoyo brindado.
A todas las dems personas vinculadas con nuestro proyecto que con su aporte nos ayudaron a darle forma.
Katherine
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AGRADECIMIENTO
Quiero agradecerle a Dios por permitirme culminar esta meta y vivir todas las experiencias que me ha permitido seguir adelante.
Al Ing. Jorge Molina y al Fsico Marco Ynez por brindarnos su gua y paciencia en el desarrollo de este proyecto, al igual que a todos los integrantes del Laboratorio Energas Alternativas y Eficiencia Energtica.
Finalmente a mi familia y amigos por su apoyo a lo largo de toda la carrera y todos los momentos vividos.
Maribel
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DEDICATORIA
Dedico este trabajo a mi familia por el amor brindado, sus consejos y los momentos que compartimos. Y principalmente a mi mam, mi pap y a Jay, que fue mi segundo padre, quienes han sido siempre un apoyo en muchas formas, y porque su fuerza de carcter ha sido una inspiracin para seguir adelante.
Katherine
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DEDICATORIA
A mis padres y mi hermano por el apoyo incondicional que me han brindado, por ser esa gua y fortaleza que me ha permitido seguir adelante a lo largo de mi vida personal y estudiantil, a mi familia por siempre apoyarme y creer en m. Y finalmente quiero dedicar este esfuerzo dos personas muy especiales que pese a que no me acompaan en persona se que su espritu a estado a mi lado a lo largo de este caminar para ellos Margarita y Pal.
Maribel
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NDICE DE CONTENIDOS
CONTENIDO PGINA
RESUMEN ................................................................................................................... xiv
PRESENTACIN ........................................................................................................... xvi
CAPITULO I ............................................................................................................... 1
ESTUDIO DE LOS SISTEMA DOMTICOS .............................................................. 1
1.1 INTRODUCCIN A LA DOMTICA ................................................................... 1
1.2 SISTEMAS DOMTICOS ...................................................................................... 2 1.2.1 CARACTERSTICAS DE LOS SISTEMAS DOMOTICOS ................................................ 2 1.2.2 COMPONENTES ESCENCIALES DE UN SISTEMA DOMTICO ................................ 4 1.2.3 BENEFICIOS DE LA DOMTICA ........................................................................................ 5
1.3 ELEMENTOS COMUNMENTE UTILIZADOS EN INSTALACION ES DOMTICAS .................................................................................................................... 5
1.3.1 CONTROLADOR ..................................................................................................................... 5 1.3.2 MEDIO DE TRANSMISIN ................................................................................................... 6 1.3.3 INTERFACES ........................................................................................................................... 7 1.3.4 SENSORES ................................................................................................................................ 7 1.3.5 ACTUADORES [2] .................................................................................................................... 8 1.3.6 ELEMENTOS DE MANDO .................................................................................................. 10
CAPITULO II ............................................................................................................ 11
DISEO, CONSTRUCCIN E IMPLEMENTACIN DEL SISTEMA ...................... 11
2.1 REQUERIMIENTOS DE DISEO ...................................................................... 11
2.2 BREVE DESCRIPCION DEL LABORATORIO .................................................. 13
2.3 DESCRIPCION DE LOS SUBSISTEMAS ............................................................ 14 2.3.1 CONTROL DE ACCESO ....................................................................................................... 14 2.3.2 CONTROL DEL NIVEL DE ILUMINACION .................................................................... 16 2.3.3 MEDICION DE TEMPERATURA Y HUMEDAD ............................................................. 24 2.3.4 PANTALLAS DE LEDS ......................................................................................................... 27 2.3.5 SUBSISTEMA DE ALARMAS .............................................................................................. 28 2.3.6 VENTILACIN ....................................................................................................................... 30
2.4 ACONDICIONAMIENTO DE LOS SENSORES .................................................. 30 2.4.1 SENSOR DE LUZ ................................................................................................................... 30 2.4.2 SENSOR DE HUMEDAD ....................................................................................................... 33 2.4.3 SENSOR DE TEMPERATURA............................................................................................. 34 2.4.4 SENSOR DE PRESENCIA ..................................................................................................... 38 2.4.5 SENSOR DE HUMO ............................................................................................................... 39 2.4.6 SENSOR MAGNETICO Y ENCODER ................................................................................ 41
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2.5 INTEGRACION DE LOS SUBSISTEMAS ........................................................... 42 2.5.1 CONEXIONES DE ENTRADAS Y SALIDAS AL PLC ..................................................... 43
2.6 IMPLEMENTACION DEL SISTEMA ................................................................. 45 2.6.1 TARJETAS ELECTRONICAS ............................................................................................. 45 2.6.2 DISEO DEL TABLERO DE CONTROL ........................................................................... 47
CAPITULO III .......................................................................................................... 52
DESARROLLO DEL SOFTWARE ............................................................................ 52
3.1 PROGRAMA DE CONTROL PARA EL SUBSISTEMA DE ACCESO ............... 53
3.2 PROGRAMACION DE PANTALLAS LEDS ....................................................... 58
3.3 PROGRAMA DE CONTROL DEL PLC ............................................................. 65 3.3.1 CONFIGURACION DEL PLC MEDIANTE STEP 7 BASIC V10.5 ................................. 67 3.3.2 PROGRAMACIN EN STEP 7 BASIC ............................................................................... 68 3.3.3 DIAGRAMA DE FLUJO DEL PROGRAMA PRINCIPAL DEL PLC ............................. 69
3.4 DESARROLLO DE LA INTERFAZ-HMI ............................................................ 76 3.4.1 DESCRIPCIN DEL WINCC FLEXIBLE ADVANCED .................................................. 76 3.4.2 CONFIGURACIN DE LA COMUNICACIN ENTRE EL PLC S7 12 00 Y WIN CC . 77 3.4.3 DISEO DE LA INTERFAZ GRFICA .............................................................................. 78 3.4.3.1 Subsistema de alarmas ........................................................................................................ 84
CAPITULO IV ........................................................................................................... 86
PRUEBAS Y RESULTADOS ..................................................................................... 86
4.1 PRUEBAS DE LOS SUBSISTEMAS .................................................................... 86 4.1.1 SUBSISTEMA DE CONTROL DE ACCESO ...................................................................... 86 4.1.2 SUBSISTEMA DE CONTROL DE NIVEL DE ILUMINACION ...................................... 88 4.1.3 SUBSISTEMA DE TEMPERATURA Y HUMEDAD ......................................................... 89 4.1.4 SUBSISTEMA DE PANTALLAS LED ................................................................................. 91 4.1.5 SUBSISTEMA DE ALARMAS .............................................................................................. 92 4.1.6 SUBSISTEMA VENTILACION ............................................................................................ 93
4.2 PRUEBAS GENERALES ...................................................................................... 93 4.2.1 PRUEBAS DESDE EL TABLERO DE CONTROL ............................................................ 93 4.2.2 PRUEBAS DESDE LA HMI EN EL PC ............................................................................... 94
CAPITULO V ............................................................................................................ 95
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................................ 95
5.1 CONCLUSIONES ................................................................................................. 95
5.2 RECOMENDACIONES ........................................................................................ 97
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS ................................................................................... 99
BIBLIOGRAFA ........................................................................................................... 100
ANEXOS ..................................................................................................................... 101
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NDICE DE TABLAS
Tabla 2.1 Caractersticas del sensor .................................................................... 31 Tabla 2.2 Seleccin de las resistencias R1 y R2 .................................................. 34 Tabla 2.3 Caracterstica de la frecuencia de salida .............................................. 34 Tabla 2.4 Rango de medida de tensin de acuerdo al voltaje de entrada ............ 36 Tabla 3.1 Tipos de servidores y entradas de emails. ........................................... 85 Tabla 4.1 Valores de voltaje de salida del sensor para diferentes niveles de iluminacin ........................................................................................................... 88 Tabla 4.2 Resultados de lectura de temperatura.................................................. 90 Tabla 4.3 Resultados de lectura de humedad relativa ......................................... 91
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NDICE DE FIGURAS
Contenido Pgina
Figura 1.1 Sistema Domtico ................................................................................. 2 Figura 1.2 Funcionamiento del actuador dentro del sistema domtico .................. 9 Figura 2.1 Distribucin de Pines del Microcontrolador Atmega 164P ................... 15 Figura 2.2 Touch scren y GLCD grafica de 128*64 pixeles ................................. 15 Figura 2.3 Chapa elctrica cantonera .................................................................. 15 Figura 2.4 Diagrama de bloques del subsistema de control de acceso ............... 16 Figura 2.5 Sensor de luz TSL 230 ........................................................................ 17 Figura 2.6 Motor Gear 12Vdc ............................................................................... 18 Figura 2.7 Disco de plstico para encoder ........................................................... 18 Figura 2.8 Fotodetector ptico ............................................................................. 18 Figura 2.9 Diagrama de conexin del balasto ...................................................... 19 Figura 2.10 Interfaz del software usado para calcular nmero de luminarias ...... 20 Figura 2.11 Resultado de los clculos de luz y luminarias ................................... 21 Figura 2.12 Conexin de los circuitos de iluminacin al PLC ............................... 22 Figura 2.13 Esquema del circuito para el control de los motores ......................... 23 Figura 2.14 Accionamiento de persiana lado derecho ......................................... 24 Figura 2.15 Accionamiento de persiana lada izquierdo ....................................... 24 Figura 2.16 Imagen LM35 .................................................................................... 25 Figura 2.17 Sensor HS1101 ................................................................................. 25 Figura 2.18 Imagen integrado 555 ....................................................................... 26 Figura 2.19 Diagrama de bloques del subsistema de temperatura y humedad relativa .................................................................................................................. 27 Figura 2.20 Operacin del subsistema de Pantallas LED .................................... 28 Figura 2.21 Diagrama de bloques del subsistema de alarmas ............................. 28 Figura 2.22 Sensor de humo ................................................................................ 29 Figura 2.23 Imagen del integrado LM324 ............................................................. 29 Figura 2.24 Ventilador .......................................................................................... 30 Figura 2.25 Vista posterior del modulo MM1616 .................................................. 31 Figura 2.26 Curva de Corriente de luz Vs Iluminancia ......................................... 32 Figura 2.27 Respuesta de frecuencia del mdulo ................................................ 32 Figura 2.28 Circuito de operacin para el sensor de Luz ..................................... 33 Figura 2.29 Circuito de acondicionamiento para el sensor de humedad .............. 33 Figura 2.30 Circuito de operacin tpico ............................................................... 35 Figura 2.31 Circuito de operacin del sensor de temperatura y humedad relativa37 Figura 2.32 Sensor PIR se-10 .............................................................................. 38 Figura 2.33 Circuito amplificador no inversor ....................................................... 39 Figura 2.34 Circuito de acondicionamiento para el sensor de presencia y el de humo .................................................................................................................... 40 Figura 2.35 Acople del encoder con el mecanismo de las persianas ................... 41 Figura 2.36 Circuito de acondicionamiento de encoders ...................................... 42 Figura 2.37 Diagrama de integracin del prototipo ............................................... 43 Figura 2.38 PLC S7-1200 y Mdulo de salidas analgicas .................................. 43 Figura 2.39 Conexiones del PLC .......................................................................... 44 Figura 2.40 Fotografa de la placa del control de acceso ..................................... 45 Figura 2.41 Fotografa de la placa de control de pantallas LEDs ......................... 46
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Figura 2.42 Placa de acondicionamiento de sensores de temperatura y humedad ............................................................................................................................. 46 Figura 2.43 Placa de acondicionamiento del subsistema de alarmas .................. 46 Figura 2.44 Fotografa de la placa de control del movimiento de persianas ........ 47 Figura 2.45 Distribucin interior del tablero de control ......................................... 48 Figura 2.46 Fotografa del tablero de control internamente .................................. 49 Figura 2.47 Vista frontal del tablero de control ..................................................... 51 Figura 3.1 Diagrama de flujo del programa principal para el subsistema del control de acceso ................................................................................................. 54 Figura 3.2 Diagrama de flujo de la subrutina por interrupcin OVF1 .................... 58 Figura 3.3 Diagrama de flujo del subsistema de las Pantallas LEDs ................... 59 Figura 3.4 Diagrama de flujo de la interrupcin por comunicacin serial. ............ 62 Figura 3.5 Diagrama de flujo de la interrupcin por timer ..................................... 63 Figura 3.6 Interfaz para el envo de datos a ser desplegados en las pantallas LED ............................................................................................................................. 65 Figura 3.7 Estructura del TIA Portal para proyectos de automatizacin .............. 66 Figura 3.8 Asignacin de mdulos de I/O ............................................................ 67 Figura 3.9 Compilacin del programa para el PLC ............................................... 68 Figura 3.10 Diagrama de flujo del PLC ................................................................ 70 Figura 3.11 Diagrama de flujo del subsistema de control de iluminacin ............. 75 Figura 3.12 Estacin de trabajo de WinCC ......................................................... 77 Figura 3.13 Ventana principal de la HMI .............................................................. 79 Figura 3.14 Seleccin de tiempos de encendido de Ventilador ........................... 79 Figura 3.15 Botn de encendido del ventilador modo manual ............................ 80 Figura 3.16 Ventana del Registro de iluminacin ................................................ 81 Figura 3.17 Ventana de sistema de Seguridad .................................................... 82 Figura 3.18 Ventana del reporte de alarmas ........................................................ 82 Figura 3.19 Ventana del Control de persianas ..................................................... 83 Figura 3.20 Ventana del control de lmparas manual .......................................... 83 Figura 3.21 Ventana de registro de ingresos al laboratorio .................................. 84 Figura 3.22 Envio de correos por internet a travs de WinCC ............................ 85 Figura 4.1 Arreglo de reas sobre la pantalla tctil .............................................. 87 Figura 4.2 Linealizacin del sensor de luz .............. Error! Marcador no definido. Figura 4.3 Curvas de temperatura y humedad relativa ........................................ 89 Figura 4.4 Texto a ser desplegado en las pantallas LED ..................................... 91 Figura 4.5 Bandeja de entrada del correo del laboratorio .................................... 92 Figura 4.6 Bandeja de entrada del correo del laboratorio .................................... 93
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xiv
RESUMEN
El presente proyecto trata sobre el diseo e implementacin de un sistema de
control domtico aplicado al Laboratorio de Energas Alternativas y Eficiencia
Energtica de la Escuela Politcnica Nacional, cuyos funcionarios estn
empeados en mejorar sus instalaciones con miras a convertirlo en un laboratorio
de ensayos con certificacin internacional.
El objetivo del proyecto es brindar cierto grado de seguridad, confort y ahorro de
energa a dicho laboratorio, para lo cual en la fase de diseo se consider:
Controlar el nivel de iluminacin con un mayor aprovechamiento de la luz natural,
la renovacin del aire interior en funcin de la temperatura, la instalacin de
alarmas de humo y presencia, y un subsistema de control de acceso mediante
clave. Adicionalmente se incluy una interfaz grfica para supervisar todo el
sistema.
Como dispositivos de deteccin y medicin se han utilizado sensores de
temperatura, de nivel de iluminacin, de humedad relativa, de presencia, de humo
y detectores magnticos, los que, una vez acondicionados, constituyen las
entradas del sistema de control.
Como elementos actuadores se tienen: Motores para la apertura y cierre de
persianas, balastos electrnicos atenuables para el control de iluminacin, una
cerradura elctrica y un dispositivo de alarma sonora.
Como dispositivo principal de control se utiliz un PLC Siemens S7-1200, el que
a su vez permiti la integracin de todos los subsistemas estructurados.
La interfaz grfica, implementada en una computadora del laboratorio, permite a
los usuarios monitorear el estado general del control domtico, ejecutar comandos
sobre los diferentes actuadores y acceder a la base de datos generada por el
sistema.
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xv
Dos pantallas LED adicionales son utilizadas para desplegar informacin de
inters para los usuarios del laboratorio.
El sistema cuenta con su propio tablero de control, en el que estn instalados
todos los dispositivos de control, mando y maniobra; y desde el cual el usuario
puede escoger diferentes opciones de operacin.
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xvi
PRESENTACIN
El contenido del presente proyecto de titulacin ha sido abordado en cinco
captulos, que se resumen a continuacin:
En el primer captulo, referente al marco terico, se realiza una introduccin
general a los sistemas domticos, sus caractersticas, funcionalidad y los
elementos que lo componen. Se describen adems los principales beneficios
que se podran lograr al implementar un control domtico.
En el capitulo dos se detalla el diseo e implementacin de un control domtico
para el Laboratorio de Energas Alternativas y Eficiencia Energtica de la EPN,
haciendo referencia a los componentes de hardware.
En el capitulo tres se aborda el componente de software de sistema de control y
concretamente lo referente a: Programacin de microcontroladores, programacin
del PLC y configuracin de la Interfaz Grfica HMI. Para facilitar la comprensin,
la lgica de cada programa de control es representada grficamente mediante
diagramas de flujo.
El capitulo cuatro describe las pruebas realizadas a cada uno de los subsistemas
y al sistema integrado, haciendo un breve anlisis de los resultados obtenidos y
las correcciones y calibraciones que fueron necesarias realizar.
Finalmente, el capitulo 5 contiene las conclusiones y recomendaciones a las que
se lleg luego concluir este proyecto.
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1
CAPITULO I
ESTUDIO DE LOS SISTEMA DOMTICOS
1.1 INTRODUCCIN A LA DOMTICA
Gracias a las diferentes necesidades del hombre y su bsqueda de crear
ambientes que le brinden un mayor confort y seguridad es que hoy en da
podemos conocer el trmino Domtica, el cual integra las distintas reas de
comunicacin, redes internas, ahorro energtico, seguridad y control sobre los
algunos de los dispositivos que forman parte de una casa, creando as un
ambiente personalizado.
Esta tecnologa vio sus inicios en la automatizacin de edificios comerciales y
administrativos, los cuales se enfocaron en brindar confort y seguridad, estos
sistemas buscan crear al igual que los sistemas domticos una integracin de las
necesidades bsicas de una persona o grupos de ellas y as mejorar su estilo de
vida, enfocndonos tanto a los usuarios del sistema como a los que trabajan en
estas instalaciones.
Es as que se puede considerar a la domtica como: la automatizacin y control
centralizado y/o remoto de aparatos y sistemas elctricos y electrotcnicos en la
vivienda. Cuyos objetivos principales son aumentar el confort, ahorrar energa y
mejorar la seguridad, adems del aprovechamiento de todo lo instalado [1].
Para lograr todo lo expuesto, se basan en diferentes sensores que facilitan la
labor de medicin de los estados de los dispositivos o medio ambiente, en un
controlador y conjunto de actuadores para controlar el estado de los diferentes
elementos del sistema.
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2
1.2 SISTEMAS DOMTICOS
Al hablar de sistemas domticos se hace referencia a un sistema inteligente que
permite la integracin de la tecnologa en las actividades dentro del hogar, cuya
finalidad es mejorar la calidad de vida, el confort, la seguridad, el control, el ahorro
de energa, entre otros aspectos. Es decir, pretende ser un puente de
comunicacin integral entre el usuario y el control de los sistemas dentro del
hogar.
Figura 1.1 Sistema Domtico 1
1.2.1 CARACTERSTICAS DE LOS SISTEMAS DOMOTICOS
Como ya se mencion, un sistema domtico cuenta con diferentes elementos
para lograr un control global de una casa, pero adems necesita poseer ciertas
caractersticas que le permitan cumplir los objetivos planteados como sistema,
como las que se describen a continuacin:
Centralizacin.- Lo que permite asegurar el control del sistema, en
conjunto, a travs de un solo ordenador, el cual tiene acceso al conjunto de
subsistemas que gobiernan sobre los diferentes dispositivos instalados.
1 Tomado de: http://www.domoticausuarios.es/caracteristicas-basicas-de- todo-sistema-domotico/2684/
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3
Facilidad de uso.- Que es una de las principales caractersticas de los
sistemas domticos debido al tipo de usuarios al que est enfocado,
permitiendo que estos se sientan familiarizados con el sistema y, de manera
especial, con la interfaz que ste les ofrece para interactuar con los diferentes
subsistemas.
Interrelacin.- Entre los diferentes elementos que estn operando dentro de
la instalacin, a fin de mejorar la toma de decisiones sobre los actuadores que
manejan la operacin de los dispositivos. Esta es una de las caractersticas
ms importantes debido a que permite tener mayor informacin para ejecutar o
no, una accin de control sobre los actuadores que se estn utilizando.
Fiabilidad.- Para asegurar que el sistema opere en forma robusta y de
manera continua. Como su control central est en el ordenador, ste debe
contar con una fuente de alimentacin que asegure que el equipo no se avere
en caso de fluctuaciones en la red de suministro; adems, la unidad de
alimentacin debe incorporar bateras que alimenten a los sensores y
actuadores que operan sobre los elementos crticos, como por ejemplo el
subsistema de seguridad.
Control remoto.- Que permita tener el mismo control de los subsistemas
principales no solo desde el lugar donde est la central de control, sino
tambin desde conexiones a travs de Internet o dispositivos mviles,
especialmente cuando los usuarios estn fuera de casa o viajan
frecuentemente.
Capacidad de actualizacin.- Que se adapte fcilmente a los cambios de
tecnologa mediante la actualizacin de software y la incorporacin de nuevo
hardware.
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4
1.2.2 COMPONENTES ESCENCIALES DE UN SISTEMA DOMTICO
Dentro de los diferentes equipos y dispositivos que se pueden encontrar en un
sistema domtico, merecen distinguirse, a manera de grupos, los siguientes:
Controlador Los controladores son los dispositivos que gestionan el
sistema segn la programacin y la informacin que reciben. Puede existir
un solo controlador (arquitectura centralizada) o varios distribuidos por el
sistema (arquitectura distribuida).
Actuador El actuador es un dispositivo capaz de ejecutar y/o recibir una
orden del controlador para realizar una accin sobre un aparato o sistema
(encendido/apagado, subida/bajada, apertura/cierre, etc.). las rdenes son
recibidas directamente desde el controlador que a su vez fue informado por
un elemento sensor.
Sensor El sensor es el dispositivo que monitoriza todo el tiempo el
entorno captando informacin que transmite al sistema o controlador de
forma inmediata (sensores de agua, gas, humo, temperatura, viento,
humedad, lluvia, iluminacin, etc.).
Bus El bus representa el medio de transmisin a travs del cual se enva
o recibe la informacin de los diferentes dispositivos antes mencionados,
pudiendo ser ste un cableado propio, la red de otro sistema (red elctrica,
telefnica, de datos) o un medio inalmbrico.
Interfaz Grfica La interfaz se refiere al o los dispositivos (pantallas,
mvil) en que se muestra la informacin del sistema para los usuarios (u
otros sistemas) y desde donde ellos pueden interactuar con el sistema. Al
estar enfocada especialmente a los usuarios, sta requiere ser clara y
entendible.
-
5
Es preciso destacar que todos los dispositivos del sistema de domtica pueden o
no estar fsicamente separados, adems varias funcionalidades pueden estar
combinadas en un equipo dependiendo de las soluciones ideadas por el
diseador y las caractersticas particulares de cada sistema.
1.2.3 BENEFICIOS DE LA DOMTICA
Entre los beneficios ms comunes que ofrece la domtica tenemos:
El ahorro energtico obtenido como fruto del uso inteligente y programado
de los sistemas domticos y de la instalacin de equipos de consumo
energtico eficiente.
La seguridad personal y patrimonial que se puede lograr a diferentes
niveles, gracias a la gran variedad de dispositivos existentes.
La supervisin y control remoto de los equipos e instalaciones domticas,
siendo los medios ms comunes para ello la Internet y los telfonos
mviles.
Un nuevo y adecuado nivel de confort para el usuario del sistema.
La automatizacin de eventos diversos como el apagar y encender luces,
regular la temperatura ambiente, activar y desactivar alarmas, entre otros..
1.3 ELEMENTOS COMUNMENTE UTILIZADOS EN
INSTALACIONES DOMTICAS
Los elementos ms utilizados en instalaciones domticas son:
1.3.1 CONTROLADOR
Los dispositivos utilizados para el control de prototipos domticos a pequea
escala son:
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6
Mdulos domticos.- Dispositivos electrnicos basados en
microprocesadores, que integran varias funciones de control y deteccin de
parmetros, no requieren un profundo conocimiento en programacin y
presentan usualmente una interfaz muy amigable al usuario.
PLC (controlador lgico programable).- Dispositivo electrnico que contiene
un microprocesador, una memoria para el almacenamiento de instrucciones y
datos, e interfaces de entradas y salidas. Las funciones ms comunes que
realiza son:
- Funciones lgicas
- Registro y control de tiempo y datos
- Operaciones aritmticas
- Regulacin de seales de voltaje
- Control de dispositivos a travs de entradas/salidas digitales y analgicas
- Funciones especificas para un proceso
1.3.2 MEDIO DE TRANSMISIN
Cableado Propio La transmisin por un cableado propio es el medio ms
comn para los sistemas de domtica y principalmente son del tipo: par
apantallado, par trenzado (1 a 4 pares), coaxial o fibra ptica.
Cableado Compartido Varias soluciones utilizan cables compartidos y/o
redes existentes para la transmisin de su informacin, como por ejemplo
la red elctrica (ondas portadoras), la red telefnica o la red de datos.
Inalmbrica Muchos sistemas de domtica utilizan soluciones de
transmisin inalmbrica entre los distintos dispositivos, principalmente
tecnologas de radiofrecuencia o infrarrojo [1].
-
7
1.3.3 INTERFACES
Pantalla de PC para el HMI, que permite interactuar al controlador con el
usuario.
Dispositivos para el control de acceso:
Teclado: Permite al usuario ingresar su cdigo de acceso.
Tarjetas magnticas: Se utilizan cuando el sistema requiere ms
informacin para la identificacin del usuario.
Identificadores biomtricos: Son usados para evitar la suplantacin de
la identidad de un usuario, generalmente para instalaciones de alta
seguridad. Entre los ms comunes se cuentan:
- Escner dactilar
- Escner del iris
- Escner vocal
1.3.4 SENSORES
Segn el tipo de aplicacin que se le d al sensor, estos se agrupan bajo las
siguientes categoras:
Confort
Para esta aplicacin se consideran los siguientes sensores como las ms
comunes:
Sensor de Temperatura: Existe una gran variedad de estos cuyo
funcionamiento determina el tipo de aplicacin especifica, entre los ms
usados se tienen:
Termistores
Termopares
Sensor de Iluminacin: Este detecta el nivel de luz y produce una seal de
salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada. Un sensor de
luz incluye un transductor fotoelctrico para convertir la luz a una seal
elctrica [2]
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El sensor de luz ms comn es el LDR (LightDependant Resistor) que
cambia un valor de resistencia segn la intensidad de luz.
Seguridad
Seguridad Personal
Sensores para incendio: Entre los sensores para dicho propsito se
encuentran:
- Detectores de humo
- Sensores pticos
- Sensor infrarrojo para deteccin de calor
- Sensor de barrera ptica
Detector de fugas de gas: Para la deteccin de posibles fugas de gas y
prevenir una posible intoxicacin o explosin.
Seguridad de los bienes
Sensor de presencia: Para detectar a un intruso en la instalacin.
Incidentes y averas
Sensor de Humedad: Generalmente utilizado para detectar posibles
fugas de agua en una instalacin. Basa su funcionamiento en la
variacin de un condensador expuesto a la humedad [2].
1.3.5 ACTUADORES [2]
Estos se utilizan para comandar el funcionamiento de los equipos de acuerdo a
los parmetros medidos y las necesidades del usuario.
Sus principales caractersticas son:
Mantiene niveles de salida continuos o discretos.
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Entre la unidad de control y los actuadores, de forma similar a como ocurre
entre el controlador y los sensores, se encuentran los acondicionadores de
seal.
Figura 1.2 Funcionamiento del actuador dentro del sistema dom tico 2
Entre los ms comnmente utilizados se tienen:
Electrovlvulas: Son vlvulas distribuidoras controladas por una seal
elctrica, generalmente cumplen la funcin de corte de suministro (gas y agua)
y pueden ser del tipo ON/OFF (todo o nada) o proporcionales. Para su
accionamiento generalmente utilizan un electroimn [2].
Motores elctricos: Transforman la energa elctrica en mecnica mediante la
interaccin de campos electromagnticos. Para instalaciones domticas los
motores ms empleados son:
Motores AC
Motores DC
Motores paso a paso
Resistencias elctricas: En una aplicacin domtica estas permiten
incrementar la temperatura del medio donde se encuentran, como por ejemplo
duchas elctricas, calefactores, secadores u hornos.
2 Tomado de: http://www.dtf.fi.upm.es/~noedelta/DEI/DEI-Tema6-0910.pdf.
-
10
Sirenas o elementos zumbadores, para el aviso de alarmas en curso.
1.3.6 ELEMENTOS DE MANDO
Podemos definir un elemento de mando como un aparato mecnico de conexin
y desconexin elctrica, accionado por cualquier forma de energa, menos
manual, capaz de establecer, soportar e interrumpir corrientes en condiciones
normales del circuito, incluso las de sobrecarga. Entre los ms comunes tenemos:
Rels: Son interruptores electromagnticos que permiten conmutar circuitos de
baja potencia mediante una seal de baja potencia, basan su funcionamiento
en la actuacin de un electroimn al paso de una corriente elctrica.
Contactores: La diferencia entre rel y contactor est en que ahora este ltimo
contiene contactos de potencia o de fuerza (adems de tener contactos
auxiliares de control) que permiten la conmutacin de elevadas intensidades
de corriente.
.
-
11
CAPITULO II
DISEO, CONSTRUCCIN E IMPLEMENTACIN DEL
SISTEMA
2.1 REQUERIMIENTOS DE DISEO
Cada instalacin domtica tiene diferentes caractersticas, las cuales generalmente obedecen a los requerimientos del usuario y se ajustan a sus necesidades, es as que para el caso del laboratorio se tom en consideracin los requerimientos del personal que labora en ste y de los estudiantes que lo utilizan.
Debido a que en dicho laboratorio no existe ninguna pared divisoria entre el rea de oficina y el rea de prcticas, se plante un sistema de control nico para toda el rea con los siguientes requerimientos:
- Control del nivel de iluminacin del laboratorio mediante el control de lmparas fluorescentes atenuables, en combinacin con la apertura y cierre de persianas, a fin de aprovechar la luz natural externa.
- Control de acceso al laboratorio a travs de una clave numrica, la cual puede ser cambiada regularmente a travs de una clave de usuario del encargado del laboratorio.
- Renovacin peridica del aire del laboratorio a travs de un ventilador.
- Medicin de los parmetros de temperatura y humedad relativa del laboratorio, almacenados en una base de datos.
- Instalacin de dos pantallas LED para desplegar anuncios e informacin referente al laboratorio.
- Instalacin de dos detectores de presencia y uno de humo, a fin de ofrecer mayor seguridad en el laboratorio.
- Envo de alertas va correo electrnico al encargado del laboratorio sobre la activacin de los detectores de presencia y humo instalados.
-
12
Una vez conocidos los requerimientos del todo el control domtico a
implementarse se procedi a escoger el dispositivo que mejor se adapte a las
necesidades del sistema.
DETERMINACIN DEL NMERO DE ENTRADAS DIGITALES
Los sensores de salida digital que se requieren son:
o Dos sensores de movimiento en paralelo
o Un detector de humo
o Cuatro sensores magnticos (Deteccin de apertura y cierre total de
persianas)
o Dos encoders
o Un sensor magntico (Deteccin de apertura de puerta)
o Un sensor de humedad (Emite pulsos a frecuencia variable)
Por lo tanto se requiere un mnimo de 10 entradas digitales.
DETERMINACIN DEL NMERO DE ENTRADAS ANALGICAS
Los sensores que se utilizan para las magnitudes de temperatura y nivel de luz
emiten seales analgicas. Se requiere al menos dos entradas de este tipo.
DETERMINACIN DEL NMERO DE SALIDAS
Se necesita comandar el sentido de giro de dos motores DC, el encendido y
apagado de un ventilador AC y una alarma sonora. Adems se requieren dos
seales de voltaje variable para el control de iluminacin. Se determinan
necesarias por lo menos 6 salidas digitales.
REQUERIMIENTOS DE COMUNICACIN
Debido a que el sistema se debe monitorear desde una PC es necesario tener
una comunicacin permanente entre ste y el controlador principal. Las opciones
ms completas y accesibles son comunicacin Ethernet y Serial.
-
13
SELECCIN DEL CONTROLADOR PRINCIPAL
Una vez conocidos los requerimientos mnimos se escogi un PLC como
controlador principal, porque adems de cumplir con estos ofrece ventajas como:
facilidad de programacin y comunicacin, robustez frente al ruido, velocidad de
procesamiento, alta capacidad de almacenamiento, flexibilidad de ampliacin con
respecto a un microcontrolador que necesita alimentacin DC adems de
aislamiento tanto de ruido como de seal.
De igual forma para este proyecto se consider el uso de Mdulos Domticos
debido a su facilidad de configuracin y operacin, porque usan tecnologa
orientada a esta aplicacin, pero se descart su uso ya que su costo es elevado
en comparacin al PLC.
El PLC escogido es el S7-1200 de CPU 1214C que posee 14 entradas digitales,
10 salidas digitales o de tipo rel y dos entradas analgicas adems de un puerto
de comunicacin Ethernet, ms un mdulo de dos salidas analgicas para el
control de iluminacin. Sin embargo en el mercado el modelo de la CPU
disponible al momento de la implementacin fue el 1212C con 8 entradas digitales
y 6 salidas digitales o de tipo rel. Se escogi las salidas de tipo rel porque
permiten manejar cargas DC y AC, adems de presentar un menor costo.
2.2 BREVE DESCRIPCION DEL LABORATORIO
El Laboratorio de Energas Alternativas y Eficiencia Energtica de la Facultad de
Ingeniera Mecnica, para el cual est diseado el prototipo, se encuentra ubicado
en la Escuela Politcnica Nacional en el edificio de Ciencias Bsicas (ex-ICB),
segundo piso, oficina 201.
Cuenta con un rea total de 50.7m2, la cual est distribuida para cubrir con las
necesidades de las oficinas y del laboratorio. De este espacio se tiene un rea
aproximada de 18,07m2 para uso de oficinas y un rea de 32,63m2 para uso del
laboratorio como tal. (Anexo 1.- Plano del laboratorio).
-
14
2.3 DESCRIPCION DE LOS SUBSISTEMAS
El control domtico consta de varios subsistemas independientes, encargados de
manejar, cada uno, sus propios elementos, como se describe a continuacin:
2.3.1 CONTROL DE ACCESO
Con el fin de brindar un mayor nivel de seguridad dentro del laboratorio es
necesario la integracin de un sistema de control de acceso, el cual debe cumplir
con los siguientes requerimientos:
- Permitir que el acceso al laboratorio, cuando no est presente el
responsable del mismo, sea nicamente del personal autorizado para
ingresar.
- Activar una alarma sonora que advierta la presencia o el intento de ingreso
de personas no autorizadas.
- Ofrecer una interfaz de ltima generacin y amigable con las personas que
van a manejar el sistema.
- Activar el subsistema de seguridad a travs del HMI con la incorporacin
de dos sensores de presencia y un interruptor magntico.
A fin de cumplir con los requerimientos antes mencionados, el sistema integra: un
microcontrolador, una pantalla tctil, una alarma sonora, una cerradura elctrica, y
diversos dispositivos elctricos como rels, resistencias, capacitores, entre otros.
Microcontrolador.- Se seleccion un microcontrolador ATMEGA 164P,
debido a sus mltiples ventajas en cuanto a cantidad y tipos de puertos de
comunicacin que maneja, adems de su alta velocidad de operacin y
compatibilidad con el uso de imgenes. (Anexo 2.- Datasheet del
microcontrolador)
-
15
Figura 2.1 Distribucin de Pines del Microcontrolador Atmega 164P3
Pantalla tctil.- La pantalla tctil integra un panel tctil y una pantalla
GLCD grfica de 128*64 pixeles. La programacin sobre el panel tctil
permite conocer el punto sobre el que un usuario hizo presin, mientras
que al programar la GLCD grfica se puede elaborar diferentes dibujos y
escoger los textos que se despliegan en la interfaz. (Anexo 3.- Datasheet
de la pantalla tctil).
Figura 2.2 Touch scren y GLCD grafica de 128*64 pixeles4
Cerradura elctrica.- La puerta cuenta con dos cerraduras de llave, a una
de estas se le incorporo una chapa cantonera que permite la apertura
elctrica de la puerta.
Figura 2.3 Chapa elctrica cantonera5
3 Tomado de: Contenido de Bascom AVR 4 Tomado de: http://www.mcustore.com/options-spares/93-glcd-touch-screen-pack.html 5 Tomado de: http://www.llavesla10.com/productos/cantoneras-y-cerraduras-electricas/
-
16
SUBSISTEMA DE
CONTROL DE
ACCESO
Pantalla tctil,
ingreso de datos
Microcontrolador ,
procesamiento de
datos
Envio de seal
hacia la cerradura y
el PLC
Descripcin del subsistema
El subsistema de acceso se basa en el ingreso de una clave numrica a travs de
una pantalla tctil, la validez de la clave ingresada se verifica en el
microcontrolador y dependiendo de ello este tomara las medidas respectivas para
la activacin o no de la chapa elctrica para la apertura de la puerta.
El sistema brinda a los usuarios tres oportunidades de ingreso de la clave, si los
tres intentos son fallidos, se activa una alarma sonora y el sistema de acceso es
bloqueado hasta que sea reiniciado desde el interior del laboratorio, para lo cual
los usuarios debern abrir el laboratorio manualmente con la llave y oprimir el
botn de reinicio.
Este subsistema operara las 24 horas del da, conjuntamente con el sensor de
presencia, permitiendo controlar el acceso al laboratorio mientras est se
encuentre cerrado.
Figura 2.4 Diagrama de bloques del subsistema de control de acceso
2.3.2 CONTROL DEL NIVEL DE ILUMINACION
A fin de aprovechar la luz externa natural para la iluminacin del laboratorio y,
consecuentemente, ahorrar energa elctrica, se vio la necesidad de implementar
un sistema que controle el movimiento de apertura y cierre de las persianas y el
nivel de iluminacin de los tubos fluorescentes; para lo cual fue necesario utilizar
sensores analgicos de luz, motores para el cierre y apertura de persianas,
balastos electrnicos atenuables, sensores de posicin, entre los principales
dispositivos.
-
17
Los requerimientos para este subsistema son los siguientes:
- Movimiento de apertura y cierre de las dos persianas del laboratorio en
forma independiente.
- Control del nivel de iluminacin de las lmparas fluorescentes.
- Control combinado entre el movimiento de persianas y nivel de iluminacin
de las lmparas fluorescentes, para satisfacer el nivel de iluminacin
requerido, dando prioridad a la luz natural.
- Posibilidad de variar el nivel de iluminacin requerido.
- Lectura permanente del nivel de iluminacin presente.
El sistema es comandado por un PLC, que se encarga de enviar las seales a los
tubos fluorescentes para regular el nivel de iluminacin y a los motores para el
cierre y apertura de persianas. Dentro de los elementos fundamentales de este
subsistema se tienen:
SENSOR DE ILUMINACION.- Se opto por usar el sensor de iluminacin
TSL 230, incluido en el modulo MM1616 debido a su rango de lectura y
facilidad de operacin. (Anexo 4.- Datasheet del sensor).
Figura 2.5 Sensor de luz TSL 2306
MOTORES DC (GEAR MOTORS).- Se escogi este motor debido a las
ventajas que presenta en cuanto a tamao y torque, adems de brindar un
rango de operacin aceptable en cuando al consumo de corriente (Anexo
5.-Datasheet Motor).
6 Tomado de: http://www.rambal.com/educacion/productos_sensores_color_luz.htm
-
18
Figura 2.6 Motor Gear 12Vdc7
ENCODERS.- Fue necesario elaborar un circuito que funcione de manera
similar a un encoder para determinar por pasos la posicin de cada motor.
Se adapt un disco plstico ranurado al eje de cada motor, como se
muestra en la siguiente figura.
Figura 2.7 Disco de plstico para encoder
Este disco gira conjuntamente con el eje del motor y cada vez que los dientes del
disco pasan a travs de un detector ptico, se corta el haz de luz hacia el
receptor, lo cual es aprovechado para enviar seales de pulso a una entrada del
PLC. (Anexo 6.- Datasheet del optodetector).
Figura 2.8 Fotodetector ptico8
7 Tomado de: http://www.lixinmotor.com/products/Dia-37mm-DC-gear-motor-372712.html 8 Tomado de: http://www.comohacerturobot.com/Taller/taller-sensorOptico.htm
-
19
BALASTO ELECTRNICO.- Existen varios tipos de balastos electrnicos
atenuables, y diversos mtodos para controlar el atenuado. De acuerdo a
las caractersticas del PLC, se opt por utilizar un balasto con control
continuo de 0-10 Vdc, que provoca la variacin de la frecuencia de
oscilacin de funcionamiento del balasto. Esta seal de voltaje es
proporcionada por una salida analgica del PLC [3].
El balasto seleccionado tiene las siguientes caractersticas:
- Fabricante: AC ELETRONICS (Ballast Innovation Division)
- Voltaje de Entrada: 120Vac
- Nmero de lmparas: 2
- Tipo de balasto: Electrnico con arranque programado
- Tipo de Lmparas: F32T8 (32W)
- Potencia de Entrada Tpica: 64W
- Corriente de Entrada: 0,54 A
- Factor de Potencia: 0.99
- THD Maximo:
-
20
LAMPARAS FLUORESCENTES.- Las lmparas fluorescentes apropiadas
para el balasto electrnico seleccionado son las FO32T, las cuales poseen
las siguientes caractersticas:
o Fabricante: Sylvania-Osram
o Potencia de cada lmpara: 32W
o Tipo de Lmpara: T8
o Flujo luminoso: 3000 Lm
o Rendimiento: 85%
o Numero de Lmparas por balasto: 2
Para determinar el nmero de tubos fluorescentes necesarios para satisfacer el
nivel de iluminacin requerido en el Laboratorio, as como la disposicin fsica
ms conveniente para su instalacin, se utiliz el software Dialux, en el cual se
ingresaron datos sobre las dimensiones del Laboratorio y las caractersticas de
las lmparas. En las figuras siguientes se muestran los resultados obtenidos con
el citado software.
Figura 2.10 Interfaz del software usado para calcular nmero de luminarias10
10 Tomado de: Programa Dialux
-
21
Figura 2.11 Resultado de los clculos de luz y luminarias11
Con base a los resultados obtenidos con este programa, se instalaron las 8
carcasas luminarias, cada una con 2 tubos fluorescentes, en dos circuitos de
iluminacin, uno para el rea de las prcticas de laboratorio y el otro para la
seccin de oficinas.
Descripcin del subsistema
Se tiene un trabajo continuo de los sensores utilizados, empezando por el sensor
de luminosidad que se encarga de adquirir el valor de nivel de iluminacin; con
este dato el programa de control del PLC produce las salidas para regular la
intensidad luminosa de los tubos fluorescentes y para accionar los motores para
la apertura y cierre de persianas.
El giro de cada motor est controlado por un circuito de rels activados mediante
las salidas del PLC. El programa de control tambin toma en consideracin la
seal de los encoders, que de manera indirecta dan informacin sobre la posicin
11 Tomado de: Programa Dialux
-
22
de las persianas; adicionalmente, los sensores magnticos permiten limitar el
movimiento de las persianas ms all de los puntos extremos.
En la Figura 2.12 se muestra como deben conectarse los cables de control de
ambos circuitos de iluminacin para regular la intensidad de luz con el modulo de
salidas analgicas del PLC.
.
Figura 2.12 Conexin de los circuitos de iluminacin al PLC12
En la Figura 2.13 se muestra un circuito de rels, que activan a los dos motores
en ambos sentidos de giro (Horario/Anti horario) respectivamente, en el que se ha
utilizado cuatro salidas digitales del PLC:
DQ.0 - Giro en sentido horario del motor 1 (apertura de persiana 1)
DQ.1 - Giro en sentido antihorario del motor 1 (cierre de persiana 1)
DQ.2 - Giro en sentido horario del motor 2 (apertura de persiana 2)
DQ.3 - Giro en sentido antihorario del motor 2 (cierre de persiana 2)
12 Tomado de: Hoja de datos del PLC S7-1200
-
23
Figura 2.13 Esquema del circuito para el control de los motores
Para controlar el grado de apertura de las persianas, se elabor un circuito que
detecta la posicin de las persianas mientras van girando, ya sea para la apertura
o cierre, y se incluyeron dos interruptores magnticos para detectar que la
persiana est completamente cerrada o abierta. En las Figuras 2.14 Y 2.15 se
ilustran las dos persianas con sus respectivos accionamientos.
-
24
Figura 2.14 Accionamiento de persiana lado derecho
Figura 2.15 Accionamiento de persiana lada izquierdo
2.3.3 MEDICION DE TEMPERATURA Y HUMEDAD
Dentro de los requerimientos de control est la creacin de una base de datos de
temperatura y humedad relativa que se encuentren en el ambiente a lo largo del
da, con el siguiente detalle:
- Los valores registrados en la base de datos debern estar en grados
Celsius para el caso de temperatura y en porcentaje para la humedad
relativa.
- Base de datos en SQL Server Management Studio Express con fecha y
hora a la que se tom los datos.
- Se toma una muestra cada 15 minutos.
-
25
- Se almacena los datos por un tiempo mximo de 7 das.
A fin de cumplir con estos requerimientos se utiliz el sensor de temperatura
comercial LM35 y el sensor de humedad relativa del ambiente HS1101, cuyos
rangos de operacin cumplen con las caractersticas climticas que se tiene
dentro del laboratorio, adems de los integrados: NE 555, LM 324, resistencias y
capacitancias.
LM35.- Permite una lectura lineal del valor de temperatura, el valor de
voltaje de salida a amplificar no es muy alto y presenta una fcil
conversin a grados Celsius. Tiene un rango de operacin suficientemente
grande para los requerimientos de medida. (Anexo 7.- Datasheet del
sensor)
Figura 2.16 Imagen LM3513
HS1101.- Se escogi este sensor debido a su bajo costo en comparacin a
las caractersticas que presenta en cuanto a rangos de lectura del
porcentaje de humedad relativa. Adems el PLC cuenta con entradas
digitales para la lectura de pulsos de alta frecuencia, lo que facilit el uso
de este sensor. (Anexo 8.- Datasheet del sensor)
Figura 2.17 Sensor HS110114
NE 555.- Circuito de disparo, el cual permite operacin en modo a-estable
o monoestable. Apropiado para diversas aplicaciones que requieren de la 13 Tomado de: http://www.engineersgarage.com/electronic-components/lm35-sensor-datasheet 14 Tomado de: http://eicom.ru/catalogue/Sensors_and_Transducers/Humidity/HS1101/
-
26
generacin de ondas cuadradas a diferentes frecuencias. (Anexo 9.-
Datasheet del integrado)
Figura 2.18 Imagen integrado 55515
Descripcin del subsistema
Este subsistema trabaja en conjunto, es decir que los datos de temperatura y
humedad son almacenados en la misma base de datos y al mismo tiempo,
realizando la medida cada 10 minutos a lo largo del da. Este subsistema utiliza
para la medicin de temperatura una de la entradas analgicas del PLC, mientras
que la medicin de humedad relativa se la hace a travs de una de las entradas
digitales (rpidas) del PLC, ya que la salida del sensor entrega una seal de alta
frecuencia. Las seales de los sensores fueron previamente acondicionadas,
antes de ingresar al PLC.
Para la alimentacin de estos sensores se utiliza la fuente DC de 24 V incluida en
el PLC regulando, este valor para no sobrepasar las especificaciones de voltaje
de alimentacin de los mismos.
15 Tomado de: http://carlosgoyeneche.blogspot.com/2010/10/el-famoso-555.html
-
27
Figura 2.19 Diagrama de bloques del subsistema de temperatura y humedad relativa
2.3.4 PANTALLAS DE LEDS
Como parte de la automatizacin del laboratorio se instalaron dos pantallas LEDs,
que permiten desplegar informacin referente a las actividades programadas:
Prcticas de laboratorio, eventos y fechas importantes, oferta de seminarios, etc.
El manejo de este subsistema se realiza a travs de un microcontrolador
ATMEGA 164P que realiza el control sobre las matrices del LEDs, adems de
permitir la comunicacin entre las pantallas y el computador utilizando
comunicacin serial RS 232. Para escribir el texto hacia las pantallas se us una
pequea interfaz implementada en el programa Labview 8.6 con el mdulo de
comunicacin visa con el que cuenta.
Para efectuar la comunicacin serial se utiliz el integrado MAX 232, el cual
permite realizar la conversin de valores TTL a los valores manejados por la
computadora y viceversa, logrando as que la comunicacin (envo/ recepcin )
-
se realice de forma correcta y sin corrupcin de los datos. (Anexo 1
integrado MAX 232).
Figura
2.3.5 SUBSISTEMA DE
Otro de los subsistemas
cual est integrado por dos sensores de presencia,
interruptor magntico y un dispositivo de alarma
detectar el ingreso de intrusos, procurar un
seguridad contra incendios en el laboratorio.
subsistema fueron los siguientes
- Detectar la presencia de personas no autorizadas en el lab
en ste no se encuentren los encargados del mismo, o al momento de que
se encuentre cerrado.
- Detectar la presencia de humo en el laboratorio, a cualquier hora del da.
- Activar una alarma sonora al momento de la activacin de cualquiera de
estos sensores
- Enviar una notificacin, va correo electrnico, al encargado del laboratorio
sobre la activacin de estos sensores.
Figura 2.
MONITOREO
DE ALARMAS
forma correcta y sin corrupcin de los datos. (Anexo 1
Figura 2.20 Operacin del subsistema de Pantallas LED
SUBSISTEMA DE ALARMAS
Otro de los subsistemas considerados en el diseo es el de control de alarmas, el
ado por dos sensores de presencia, un detector de humo
y un dispositivo de alarma. Con los dos sensores
detectar el ingreso de intrusos, procurar un ahorro de energa
seguridad contra incendios en el laboratorio. Los requerimientos de este
subsistema fueron los siguientes:
Detectar la presencia de personas no autorizadas en el lab
en ste no se encuentren los encargados del mismo, o al momento de que
se encuentre cerrado.
presencia de humo en el laboratorio, a cualquier hora del da.
Activar una alarma sonora al momento de la activacin de cualquiera de
Enviar una notificacin, va correo electrnico, al encargado del laboratorio
sobre la activacin de estos sensores.
.21 Diagrama de bloques del subsistema de alarmas
Deteccin de
activacin en
el PLC
Envio de
correo
Alarma
Sonora
28
forma correcta y sin corrupcin de los datos. (Anexo 11.- Datasheet
es el de control de alarmas, el
un detector de humo, un
dos sensores se trata de
de energa y dar cierta
Los requerimientos de este
Detectar la presencia de personas no autorizadas en el laboratorio, cuando
en ste no se encuentren los encargados del mismo, o al momento de que
presencia de humo en el laboratorio, a cualquier hora del da.
Activar una alarma sonora al momento de la activacin de cualquiera de
Enviar una notificacin, va correo electrnico, al encargado del laboratorio
Diagrama de bloques del subsistema de alarmas
-
29
A fin de cumplir con estos requerimientos, se utiliz el sensor de presencia PIR
se-10, un detector de humo, un interruptor magntico, un amplificador operacional
LM324 y un grupo de resistencias de diferentes valores.
Sensor PIR SE-10.- Es un sensor de movimiento tipo infrarrojo. Se decidi
usar este sensor debido a su fcil instalacin y conexin, adems de
presentar un tamao reducido y un alcance de deteccin suficiente para
las dimensiones del laboratorio. (Anexo 10.-Datasheet del sensor).
Sensor de humo.- Este dispositivo se encuentra ubicado en la parte
superior del local cubriendo el rea correspondiente a las oficinas, ya que
es el espacio que representa mayor riesgo, al estar concentradas todas las
computadoras del laboratorio, incluyendo la utilizada para el control
domtico.
Figura 2.22 Sensor de humo16
LM324.- Amplificador operacional, usado para amplificar el valor de voltaje
de los sensores de presencia y el sensor de humo a un rango apropiado
para el PLC.(Anexo 11.- Datasheet del integrado)
Figura 2.23 Imagen del integrado LM32417 16 Tomado de: http://www.differentdawn.com/smoke-detectors/first-alert-smoke-detectors-9120b 17 http://www.engineersgarage.com/electronic-components/lm324n-datasheet
-
30
2.3.6 VENTILACIN
A fin de ofrecer un ambiente confortable para los usuarios del laboratorio, se
realiz la instalacin de un ventilador, el cual se encargara de refrescar el
ambiente.
El encendido y apagado de este dispositivo es controlado a travs de una de las
salidas del PLC, y a fin de procurar el ahorro energtico, este dispositivo solo
funcionara en el horario de atencin del laboratorio de 7am a 6pm, y
condicionando a la temperatura y humedad presentes.
Figura 2.24 Ventilador
2.4 ACONDICIONAMIENTO DE LOS SENSORES
2.4.1 SENSOR DE LUZ
Se us el sensor de luz TSL 230 que est incluido en el mdulo MM1616, cuyo
acondicionamiento es ms sencillo, este modulo puede ser alimentado por
cualquiera de los dos voltajes: 5 o 3.3 V DC. Para facilitar la conexin de este
modulo trae la descripcin de pines en la parte posterior. Se puede obtener una
seal analgica de voltaje directamente desde el pin ANA0, cuyo valor depende
del nivel de luz que se est midiendo.
-
31
Figura 2.25 Vista posterior del modulo MM161618
Entre las principales caractersticas de este sensor podemos mencionar:
- Alta resolucin en la conversin de la intensidad de luz en frecuencia sin la
necesidad de componentes externos.
- Salida de frecuencia programable, sensible y de escala completa.
- Comunicacin directa con el microcontrolador.
- Tolerancia de salida de frecuencia de 5%
- Error tpico no lineal 0.2% a 100kHz
Tabla 2.1 Caractersticas del sensor19 Supply voltage, VDD 6V
Input voltage range, all inputs, VI 0.3 V to VDD + 0.3 V
Operating free-air temperature range, TA 25C to 70C
Storage temperature range 25C to 85C
Lead temperature 1,6 mm (1/16 inch) from case for 10 seconds 260C
La salida puede ser un tren de pulsos o una onda cuadrada (50% de ciclo) con
una frecuencia directamente proporcional a la intensidad de luz. La sensibilidad es
seleccionable en tres rangos, con dos dcimas de ajuste. Todas las salidas son
compatibles con TTL, permitiendo la comunicacin en dos vas directamente con
el microcontrolador para la programacin e interfaz de salida.
18 Tomado de: Datasheet del sensor 19 Tomado de. Datasheet del mdulo
-
32
Figura 2.26 Curva de Corriente de luz Vs Iluminancia20
Figura 2.27 Respuesta de frecuencia del mdulo
Este mdulo puede ser usado sin resistencias de acondicionamiento cuando la
intensidad luminosa no es mayor a 1000 lx, y en ese momento se sabe que:
1 1 (2.1)
El voltaje de salida es de 1000mV cuando el modulo est expuesto a 1000Lux de
lmpara fluorescente.
La salida de voltaje del mdulo MM1616 se ingresa a una de las entradas
analgicas del PLC, para la alimentacin del mdulo se tienen dos opciones, una
fuente de 5Vdc o una batera de 3.3V, segn la disposicin de un interruptor. El
circuito de la Figura 2.28 muestra las conexiones necesarias.
20 Tomado de: Datasheet del sensor
-
33
Figura 2.28 Circuito de operacin para el sensor de Luz
2.4.2 SENSOR DE HUMEDAD
El sensor seleccionado para la medicin de la humedad relativa es el HS1101,
debido a su extendido uso en aplicaciones bsicas y su bajo costo. Se basa en
una celda capacitiva con las siguientes caractersticas:
- Requerimiento de voltaje 5 a 10 VDC
- Salida analgica al variar la capacitancia en respuesta al cambio de
humedad relativa.
- Rango de medicin de humedad: 1 a 99% RH
- Temperatura de Operacin: 40 a 100 C (-40 a 212 F)
Para el acondicionamiento del sensor se utiliz el circuito de la Figura 2.29 , que
acta como un multivibrador estable, que usa la capacitancia variable del HS1101
para convertirla en una salida de pulsos de alta frecuencia, proporcional a dicha
capacitancia.
Figura 2.29 Circuito de acondicionamiento para el sensor de humedad21
21 Tomado de: Datasheet del sensor
123456789101112
LEFT
CONN-SIL12
123456789101112
RIGHT
CONN-SIL12
12
OUT
TBLOCK-I2
VI 3VO2
GN
D1
3.3REGlm1117
12
24VDC
TBLOCK-I2
R210k
R32.5k
BAT13.3VSW3
SW-SPDT
MODULODE SENSOR DE ILUM.
-
34
Este circuito utiliza el integrado NE 555, al que se conecta el sensor HS1101, a
los pines 2 y 6.
Para mantener frecuencia referencial de 6660Hz al 55%RH, R1 y R2 debe
ajustarse a los valores indicados en la Tabla 2.2.
Tabla 2.2 Seleccin de las resistencias R1 y R222
La caracterstica tpica de la frecuencia de salida, teniendo como punto de
referencia 6660KHz para 55%RH/25C, se indica en la Tabla 2.3:
Tabla 2.3 Caracterstica de la frecuencia de salida23
La seal de salida de este circuito (pulsos de alta frecuencia) se ingresa a una de
las entradas rpidas del PLC y mediante programacin se obtiene el valor de
humedad relativa en %.
2.4.3 SENSOR DE TEMPERATURA
Para la medicin de temperatura se utiliz el sensor LM35 (circuito integrado de
temperatura), cuyo voltaje de salida es linealmente proporcional a dicha variable,
adems por su bajo costo. Entre sus principales caractersticas se tienen:
- Calibrado en grados centgrados linealmente +10.0 mV/C
22 Tomado de: Datasheet del sensor 23 Tomado de: Datasheet del sensor
-
35
- Factor de escala de 0.5C de sensibilidad garantiz ados (a +25C)
- Rango de operacin 55 hasta +150C
- Apto para aplicaciones remotas.
- Opera desde 4 hasta 30 voltios
- Menos de 60 A de corriente de drenaje
- Bajo nivel de calentamiento de 0.08C al aire libr e
- Salida de baja impedancia, 0.1 W por 1 mA de carga
Rangos mximos de operacin:
Tensin de alimentacin: +35V hasta 0.2V
Voltaje de salida: +6V hasta 1.0V
Corrientes de salida: 10 mA
De acuerdo a las caractersticas de temperatura que se maneja en el laboratorio
se decidi utilizar este sensor que brinda un rango superior al que va a ser
medido, utilizndose su circuito de operacin tpico en todo el rango de operacin
del sensor.
Figura 2.30 Circuito de operacin tpico Fuente: Datasheet del sensor LM35
La seal de salida del sensor de temperatura no fue acondicionada antes de
ingresar a una entrada analgica ya que el voltaje ingresado puede representarse
con un valor de hasta 5 cifras significativas, as como se observa en la tabla
representada a continuacin.
-
36
Tabla 2.4 Rango de medida de tensin de acuerdo al voltaje de entrada24
Usando la tabla anterior se determin que para la aplicacin tpica del sensor, los
valores representados van desde 55 (20mV) hasta 4147 (1500 mV), estos son
usados posteriormente para realizar el acondicionamiento del sensor por
software.
Utilizando el rango de valores que representan la seal ingresada por el sensor se
obtiene la sensibilidad del PLC para las entradas analgicas como indica la
siguiente ecuacin.
Sensibilidad
!!"! #$ 2,765 unidad mv- (2.1)
24 Tomado de: Manual del sistema s7 controlador programable S7 1200.pdf
-
37
Figura 2.31 Circuito de operacin del sensor de temperatura y humedad relativa
En la Figura 2.31 se observa la alimentacin del sensor de temperatura y el
circuito de acondicionamiento del sensor de humedad.
En ste diseo se limita el voltaje de alimentacin al sensor a 15Vdc, debido a
que se usa como fuente al PLC que genera un voltaje de 24Vdc, se redujo el
voltaje a este valor ya que es el mnimo que la entrada digital del PLC detecta
como 1L, adems de que no excede el voltaje mximo de alimentacin (18Vdc)
del circuito de acondicionamiento del sensor de humedad. Para el circuito de
acondicionamiento del sensor de humedad relativa se esta usando el integrado
NE555 el cual es comparable al TS555 (MST) por lo que para el diseo se utiliza
el capacitor de 100nF y una resistencia equivalente a 523.
-
38
2.4.4 SENSOR DE PRESENCIA
Figura 2.32 Sensor PIR se-1025
Se escogi el sensor de presencia PIR Detector SE-10, tambin conocido como
sensor infrarrojo pasivo, debido a su tamao y alcance de operacin, ya que es
capaz de detectar el movimiento de fuentes de luz infrarroja desde 7 hasta 14m,
lo cual lo hace un excelente sensor de deteccin de movimiento humano, ya que
el cuerpo emite radiacin infrarroja desde 8 hasta 14m. Este tipo de sensores
son usados en sistemas de automatizacin y seguridad. Una vez conectado el
sensor, le toma al de 1 a 2 segundos auto-calibrarse para detectar la radiacin de
fondo, antes de poder detectar movimiento [4].
Entre las principales caractersticas del sensor se tiene:
- Voltaje de alimentacin: 5Vdc
- Rango de medicin: hasta 6 metros
- Salida: Estado de un pin TTL
- Polaridad de activacin de salida seleccionable
- Mnimo tiempo de calibracin [5].
Debido a que el PLC solo reconoce como uno lgico valores superiores a 15 Vdc,
fue necesario amplificar la seal TTL del sensor mediante un amplificador
operacional. Cabe mencionar que el sensor de presencia trabaja con una
resistencia de pull up, lo que permite enviar al PLC una seal de estado (pin de
salida del sensor).
25 Tomado de: http://www.slideshare.net/benjapreller/sensor-de-movimiento-pir
-
39
Circuito de acondicionamiento
Como ya se mencion, se necesita amplificar el voltaje de salida del sensor
de presencia antes de ingresar esta seal al PLC, para lo cual se utilizar un
amplificador no inversor de voltaje.
Figura 2.33 Circuito amplificador no inversor26 En este circuito:
. / , donde . 0102
(2.2)
El voltaje de salida del sensor de presencia es de 12Vdc, que el PLC lo
reconocera como 0L, por lo que se utiliz una ganancia G=2, por lo tanto:
2 3"3
, 4/ 45 54675 3 10
23 3"
3" 2 10 20
Se tendr que R1=10K y 3" 20
2.4.5 SENSOR DE HUMO
Como la mayora se sensores de humo comerciales trabajan con bateras de 9V,
se necesit acondicionar este sensor para que entregue seales que el PLC
entienda como valores digitales de 1 y 0 lgico. Para acondicionar la seal de 26 Tomado de: http://www.forosdeelectronica.com/tutoriales/imagenes/ao/aonoinversor.gif
-
40
salida del detector de humo se uso un amplificador operacional, el cual permite
ampliar el voltaje que emite el sensor a un valor reconocible por el PLC.
Debido a que el sensor de humo y el de presencia forman parte del subsistema
de alarma se decidi construir una sola placa impresa para el acondicionamiento
de ambos sensores, con un circuito bsico de amplificador no inversor y con una
ganancia apropiada. Para la amplificacin de este voltaje se usar el mismo
circuito del sensor de presencia con los mismos valores de resistencias.
Se tendr que R1=10K y 3" 20
Este es un detector que utiliza un sensor una cmara de ionizacin de aire, a
travs de la cual fluye una pequea corriente inica sensible a la presencia del
humo. Esta clase de detectores reacciona mejor a los incendios de desarrollo
rpido (con llamas), y produce menos "falsas alarmas" debidas, por ejemplo, al
humo de los cigarrillos.
Figura 2.34 Circuito de acondicionamiento para el sensor de presencia y el de humo
3
21
411
U1:A
LM324
R1120K
R210K
123
SENSOR DE PRESENCIA
CONN-SIL3
12
FUENTE 5V
TBLOCK-I2
5
67
411
U1:B
LM324
47OK
110R
10K110R
123
J8
CONN-SIL3
12
FUENTE 24V
TBLOCK-I2
12
S_PRESENCIA
TBLOCK-I2
12
S_HUMO
TBLOCK-I2
12
SENSOR_HUMO
TBLOCK-I2
-
41
2.4.6 SENSOR MAGNETICO Y ENCODER
Para lograr el correcto funcionamiento del subsistema que controla el movimiento
de persianas fue necesario controlar dos cosas: el nmero de vueltas dadas por
cada motor y el lmite hasta el cual deben moverse. Para este propsito se
utilizaron un encoder, para sensar el movimiento y posicin de cada motor, y dos
interruptores magnticos para detectar la posicin lmite.
Figura 2.35 Acople del encoder con el mecanismo de las persianas
Para que la seal de pulsos del ENCODER fuera reconocida por las entradas
digitales del PLC, fue necesario utilizar el integrado LM324 para amplificar la
seal de 5 a 24VDC. Este acondicionamiento permiti leer esta seal de pulsos y
realizar las acciones de control adecuadas para la operacin de apertura y cierre
de las persianas.
-
42
Figura 2.36 Circuito de acondicionamiento de encoders
2.5 INTEGRACION DE LOS SUBSISTEMAS
Para lograr la integracin de todos los subsistemas anteriormente descritos, se
utiliz el PLC S7 1200 marca Siemens, al que se le aadi un mdulo de salidas
analgicas, el SM1232. A las entradas del PLC llegan las seales,
acondicionadas o no, de todos los sensores; y a travs de las salidas se controlan
los diferentes actuadores utilizados.
Se escogi este PLC por su robustez de operacin, manejo de entradas y salidas
anlogas y digitales, compatibilidad para manejar HMIs y bases de datos, bajo
costo, entre los aspectos ms importantes.
R110k
R220k
R310k
R4330
1 2
24VTBLOCK-I2
12
ENCODER RIGHT
TBLOCK-I2
1 2
5VTBLOCK-I2
R510k
R620k
R710k
R8330
12
ENCODER LEFT
TBLOCK-I2
1 2
SCHMITT:A
74LS14
3
21
411
LM:A
LM324
5
67
411
LM:B
LM324
3 4
SCHMITT:B
74LS14
R910k
12
J1
CONN-SIL2
+(An)1
E (cat)2+(Col)
3
D(emi) 4
H21A1
+(An)1
E (cat)2
+(Col) 3
D(emi) 4
H21A1
FOTODETECTOR
H21A1FOTODETECTOR
-
43
Figura 2.37 Diagrama de integracin del prototipo
Figura 2.38 PLC S7-1200 y Mdulo de salidas analgicas27
En el anexo 12 se puede observar la distribucin de los diferentes elementos en el
rea del laboratorio.
2.5.1 CONEXIONES DE ENTRADAS Y SALIDAS AL PLC
KA1 Rel para energizar los contactos internos del PLC
KA2 Rel para alimentar al ventilador
KA3 Rel para alimentar la alarma sonora
27 Tomado de: http://support.automation.siemens.com
-
44
CIR
C. LU
Z 2
CIR
C. L
UZ
1
SE
NS
OR
MA
GN
ET
ICO
1
EN
CO
DE
R 1
SE
NS
OR
HU
ME
DA
D
EN
CO
DE
R 2
SE
NS
OR
MA
GN
ET
ICO
2
DE
TE
CT
OR
DE
HU
MO
PU
LSO
DE
CLA
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GR
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DE
TE
CT
OR
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RA
TU
RA
SE
NS
OR
DE
IL
UM
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CI
N
GIR
O H
OR
AR
IO
MO
TO
R 1
GIR
O H
OR
AR
IO
MO
TO
R 2
GIR
O A
NtiH
OR
AR
IO
MO
TO
R 1
GIR
O A
NtiH
OR
AR
IO
MO
TO
R 2
Figura 2.39 Conexiones del PLC
-
45
2.6 IMPLEMENTACION DEL SISTEMA
La implementacin del sistema involucr:
- La instalacin de sensores y actuadores.
- La instalacin de luminarias fluorescentes.
- La construccin de tarjetas electrnicas para: Control de acceso, Pantallas
LEDs y para el acondicionamiento de las seales de los sensores.
- Instalacin del tablero de control.
2.6.1 TARJETAS ELECTRONICAS
Cada tarjeta o placa electrnica es un circuito impreso sobre un material aislante
(baquelita), donde estn montados y conexionados los componentes electrnicos.
A continuacin se ilustran las placas que fueron construidas:
Control de acceso
Figura 2.40 Fotografa de la placa del control de acceso
-
46
Pantallas LEDs
Figura 2.41 Fotografa de la placa de control de pantallas LEDs
Medicin de humedad y temperatura
Figura 2.42 Placa de acondicionamiento de sensores de temperatura y humedad
Acondicionamiento de sensores de alarmas
Figura 2.43 Placa de acondicionamiento del subsistema de alarmas
-
47
Control de movimiento de persianas
Figura 2.44 Fotografa de la placa de control del movimiento de persianas
2.6.2 DISEO DEL TABLERO DE CONTROL
Desde el tablero de control el usuario puede energizar o apagar todo el sistema,
seleccionar los modos de operacin y visualizar mediante indicadores luminosos
los diferentes estados.
Est construido con lmina de tol de 2 mm de espesor, con dimensiones de
50x40x20cm; y est cubierto con pintura anticorrosiva. Su funcin principal es la
de albergar los elementos de proteccin, el PLC, tarjetas electrnicas, rels de
control, elementos de visualizacin, pulsadores y selectores de mando, entre
otros dispositivos y accesorios de conexin.
Consideraciones tcnicas
La distribucin e instalacin de los equipos y dems componentes al interior del
tablero, fue realizada con base a recomendaciones prcticas para la instalacin
de PLCs y aparatos de maniobra, como se muestra en la Figura 2.45
-
48
Figura 2.45 Distribucin interior del tablero de control
A fin de evitar posibles interferencias, las lneas de seales de baja tensin y los
cables de comunicacin estn ruteadas en una canalizacin diferente que la de
los cables AC de mayor voltaje, tanto en el tablero como a lo largo de toda la
instalacin. Se han utilizado rels auxiliares para la conexin de los motores de
las persianas, del ventilador y la alarma sonora.
Para las conexiones de entradas y salidas del PLC se emple cable calibre 18
AWG, puesto que se trata de seales de control con bajos niveles de corriente.
Para los circuitos de mayor potencia (motores) se emple cable calibre 16 AWG,
con el cual se garantiza la conduccin de hasta 6 amperios, asegurando cumplir
con la demanda de corriente de los componentes del laboratorio. Mediante la
-
49
utilizacin de marquillas, todos los conductores fueron codificados y numerados
apropiadamente.
Existe una barra (punto) de tierra comn en el tablero donde se conectan el
chasis del PLC y dems carcasas metlicas de los equipos. Este punto est
conectado directamente a la toma de tierra del sistema.
En la Figura 2.46 se ilustra la parte interior del tablero de control, totalmente
concluida, en la que se encuentran instalados los siguientes elementos:
- Porta fusibles y fusibles para la proteccin del circuito de alimentacin del
PLC
- PLC S7-1200 con el Mdulo de salidas analgicas.
- Rels auxiliares (KA1, KA2, KA3, KA4, KA5 y KA6) para la conexin de
motores, ventilador y alarma sonora.
Figura 2.46 Fotografa del tablero de control internamente
-
50
En la Figura 2.47 se ilustra la vista frontal del tablero de control, en la que se han
instalado los siguientes dispositivos:
Pilotos Luminosos
Indicadores luminosos que permiten visualizar los estados de los principales
componentes, de la siguiente manera:
o LED rojo 1: Indica que la persiana izquierda se est abriendo.
o LED verde 1: Indica que la persiana izquierda se est cerrando.
o LED rojo 2: Indica que la persiana derecha se est abriendo.
o LED verde 2: Indica que la persiana derecha se est cerrando.
o LED rojo 1: El sensor de presencia detect actividad
o LED rojo 2: Indica que la alarma de humo est activada
o Luz piloto verde: Indica que el ventilador est funcionando
Selectores y Pulsadores
Elementos para que el usuario comande de forma local los componentes del
prototipo, as:
o Selector 1 de tres posiciones: Para escoger modo local (desde el tablero),
modo remoto (desde la HMI) o apagar el sistema.
o Palanca de cuatro posiciones: Para escoger entre la apertura y cierra de
las dos persianas respectivamente.
o Interruptor 1: Para el encendido o apagado del ventilador
o Paro de Emergencia: Para apagar todo el sistema en caso de emergencia.
-
51
Figura 2.47 Vista frontal del tablero de control
-
52
CAPITULO III
DESARROLLO DEL SOFTWARE
Los componentes de hardware, detallados anteriormente, no tendran sentido en
un sistema de control domtico como el que ha sido descrito, sin su principal
complemento que es el componente de software; y que es abordado en este
captulo.
Para la implementacin de este proyecto fue necesario desarrollar tres programas
de control, a saber:
- Para el subsistema de control de acceso
- Para el control de las pantallas LED
- Para el PLC
Para los subsistemas de control de acceso y pantallas LED se utilizaron
microcontroladores ATMEGA 164PA, cuya programacin se realiz mediante el
software BASCOM-AVR (v.1.11.9.5), desarrollado por la empresa MCS para
programar los microcontroladores AVR de la marca ATMEL.
Para la programacin del PLC se utiliz el softwar